Chemie für Mediziner: Redox-Reaktionen
Exkurs: Die Atmungskette
Die Atmungskette bildet den Abschluss der biochemischen Energiegewinnung. In diesem Prozess werden die bei der Glycolyse und dem Citrat-Cyclus reduzierten Coenzyme NADH und FADH21) wieder oxidiert. Als Oxidationsmittel dient letztlich Sauerstoff. Die Energie wird als ATP, also in einer biochemisch verwertbaren Form gewonnen.
Aus einem Glucose entstehen 36-38 ATP. 2 ATP werden bei der Glycolyse gewonnen, 2 im Citrat-Cyclus. Die übrigen 32/34 entstehen erst in der Atmungskette.
Die Oxidation erfolgt in der Atmungskette über eine Kaskade verschiedener Redox-Systeme. Es sind insgesamt vier Enzymkomplexe für die Oxidation und ein Komplex für die ATP-Synthese an diesem Prozess beteiligt. Die gesamte Atmungskette läuft an der inneren Mitochondrien-Membran ab.
Als Redoxsysteme dienen im einzelnen Schwermetallkomplexe, insbesondere Eisen-Porphyrin-Komplexe (Cytochrome) und Kupfer-Komplexe, sowie heterocyclische aromatische Systeme (z.B. FMN) und Chinone (Ubichinon). Die einzelnen Redoxsysteme besitzen Potentiale, die zwischen dem von NADH (-0,32 ) und dem von Sauerstoff (+0,82 ) liegen. (Die Potentiale sind hier auf 7 bezogen!) Während einiger Redox-Teilschritte werden Protonen aus dem Inneren des Mitochondriums in den Intermembranraum zwischen innerer und äußerer Mitochondrien-Membran transportiert. Dieser Protonengradient wird schließlich zur ATP-Synthese ausgenutzt.
- Tab.1
Energie-Bilanz: | Potenzialdifferenz: | ||
---|---|---|---|
theoretische Energieausbeute: | |||
Energieinhalt von 1 ATP(ATP → ADP + P) | |||
aus 1 NADH entstehen 3 ATP: | |||
Gesamt-Energieausbeute: | = 41,6% |